[发明专利]可拉伸电极、包括其的电化学设备及制造可拉伸电极的方法

权利要求书

1.可拉伸电极，其包括：

集流体；以及

设置在所述集流体的表面上的金属层或电极活性材料层，

其中所述集流体包括螺线型盘簧和弹性聚合物，所述螺线型盘簧包括在二维平面中远离中心点以螺线图案卷绕的盘簧，所述盘簧本身是螺旋的，并且

其中所述弹性聚合物设置在所述盘簧的内部的至少一部分中、在所述螺线型盘簧的螺线线圈之间的空间的至少一部分中、或两者中。

2.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述金属层或电极活性材料层具有与所述集流体的形状对应的形状。

3.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述螺线型盘簧具有10微米至500微米的内径。

4.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述螺线型盘簧具有50微米至800微米的厚度。

5.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述螺线型盘簧包括：铜、不锈钢、铝、镍或钛；其中各自用碳、镍、钛或银进行表面处理的铜或不锈钢；铝-镉合金；或其组合。

6.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述集流体具有100％的最大伸长率。

7.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中在0％伸长率下的集流体与在80％伸长率下的集流体之间的电阻的差为0.5欧姆或更少。

8.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述金属层包括碱金属。

9.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中在包括所述可拉伸电极的电化学设备的运行期间，所述金属层电沉积在所述集流体的表面上。

10.如权利要求9所述的可拉伸电极，其中所述金属层在0.5毫安时/平方厘米至6毫安时/平方厘米的每单位面积的容量下电沉积。

11.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述电极活性材料层为包括电极活性材料、导电材料和粘合剂的涂层。

12.如权利要求11所述的可拉伸电极，其中所述电极活性材料包括锂过渡金属氧化物。

13.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述弹性聚合物为包括如下的热塑性弹性聚合物：聚苯乙烯、聚酯、聚烯烃、聚氨酯、其共聚物或其组合。

14.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述弹性聚合物包括聚(苯乙烯-丁二烯)嵌段共聚物、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)嵌段共聚物、聚(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)嵌段共聚物、聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)嵌段共聚物、聚氨酯或其组合。

15.如权利要求1所述的可拉伸电极，其中所述弹性聚合物具有通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯标准物测定的80,000道尔顿至1,500,000道尔顿的重均分子量。

16.电化学设备，其包括：

作为第一电极的根据权利要求1-15任一项的可拉伸电极；

第二电极；以及

设置在所述第一电极和所述第二电极之间的电解质。

17.如权利要求16所述的电化学设备，其中所述第一电极为负极。

18.如权利要求16所述的电化学设备，其中在拉伸至60％伸长率100次之后的容量为在拉伸之前的容量的90％或更高。

19.如权利要求16所述的电化学设备，其中在拉伸至60％伸长率100次之后的库仑效率和在拉伸之前的库仑效率两者在第30次循环后均为90％或更高。

20.制造根据权利要求1-15任一项的可拉伸电极的方法，所述方法包括：

围绕点以螺线图案卷绕盘簧以提供螺线型盘簧；

通过使所述螺线型盘簧和弹性聚合物溶液接触而制造螺线型盘簧集流体；

将所述螺线型盘簧集流体干燥，其中所述弹性聚合物设置在所述盘簧的内部的至少一部分中、在所述螺线型盘簧的螺线线圈之间的空间的至少一部分中、或两者中；以及

将金属层或电极活性材料层设置在所述螺线型盘簧集流体的表面上。